CN113260486A - 具有间隔颗粒的涂层磨料制品及其制备方法和设备 - Google Patents
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Abstract
通过以下方式形成具有间隔颗粒的涂层磨料制品：提供具有带多个腔的分配表面的生产工具；引导生产工具经过磨料颗粒喂料机；将成型磨料颗粒分配到分配表面上并进入到生产工具的多个腔中；引导邻近生产工具的树脂涂覆的背衬片材经过间隔颗粒喂料机；以及将间隔颗粒分配到树脂涂覆的背衬片材和/或在成型磨料颗粒的沉积点之前的磨料颗粒喂料机之后的生产工具上。间隔颗粒被选择为具有比树脂涂覆的背衬片材的树脂涂层的厚度大的厚度，以及一旦被分配就足以基本上防止生产工具在沉积点处接触树脂涂覆的背衬片材的厚度和密度。
Description
技术领域
本公开广义地涉及制备涂层磨料制品的方法，并且更具体地涉及制造包括间隔颗粒的涂层磨料制品的方法，以在制造期间保持生产工具和树脂层背衬之间的精确间隙控制。
背景技术
美国专利申请公布号2016/0311081，授予明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul MN)，公开了一种涂层磨料制品制备设备，该涂层磨料制品制备设备包括：第一幅材路径，该第一幅材路径引导生产工具，使得生产工具缠绕磨料颗粒传送辊的外圆周的一部分；和用于树脂涂覆的背衬的第二幅材路径，该第二幅材路径引导树脂涂覆的背衬使得其缠绕磨料颗粒传送辊的外圆周的一部分，其中树脂层面向生产工具的分配表面定位，该生产工具的分配表面定位在树脂涂覆的背衬和磨料颗粒传送辊的外圆周之间。随着树脂涂覆的背衬和生产工具围绕磨料颗粒传送辊横穿，将磨料颗粒从生产工具中的腔传送到树脂涂覆的背衬。生产工具包括在形状和尺寸上与被涂覆的磨料颗粒互补的腔。生产工具的腔对磨料颗粒(尤其是成型磨料颗粒)进行定位和取向，以用于传送至树脂层涂覆的背衬片材，从而产生涂层磨料颗粒。
第一幅材路径将生产工具形成为环形带，以用于通过例如热接合生产工具的端部进行连续传送。然后，生产工具通过磨料颗粒喂料机，该磨料颗粒喂料机将磨料颗粒分配到分配表面上并且分配到腔中。随着树脂涂覆的背衬和生产工具在磨料颗粒传送辊的外圆周上的颗粒传送区中结合在一起，将磨料颗粒从腔传送到树脂涂覆的背衬。
所得的涂层磨料制品通常包括在整个涂层磨料制品中具有所需密度和颗粒取向的磨料制品。然而，已经发现的是，在制造期间生产工具和树脂层背衬之间的精确间隙控制有时是困难的。当生产工具在制造期间接触树脂层背衬时，成型磨料颗粒在树脂层背衬上的沉积可能变得不一致，从而导致涂层磨料制品有缺陷。期望在涂层磨料制品的制造期间使此类可能的缺陷最小化。
发明内容
本公开通过以下步骤提供一种制备涂层磨料制品(coated abrasive article)的方法来解决上述需求和本领域的其它需求：提供具有带多个腔的分配表面的生产工具；沿行进方向引导生产工具经过磨料颗粒喂料机；将成型磨料颗粒分配到分配表面上并进入到生产工具的多个腔中；并且沿行进方向引导邻近生产工具的树脂涂覆的背衬片材经过间隔颗粒喂料机。在例示性实施方案中，将间隔物颗粒分配到沿行进方向的树脂涂覆的背衬片材上和/或沿行进方向的在沉积点之前且在磨料颗粒喂料机之后的生产工具上。间隔颗粒具有比树脂涂覆的背衬片材的树脂涂层的厚度大的厚度，以及一旦分配在树脂涂覆的背衬片材上就足以基本上防止生产工具在沉积点处接触树脂涂覆的背衬片材的厚度和密度。然后，将来自生产工具的多个腔的成型磨料颗粒在沉积点处提供到树脂涂覆的背衬片材上，并且间隔颗粒基本上防止生产工具在沉积点处接触树脂涂覆的背衬片材。
在例示性实施方案中，将间隔颗粒以预定图案分配到树脂涂覆的背衬片材和/或生产工具上。间隔颗粒可以是易碎的，并且还可包括磨料团聚物和/或助磨剂。
在例示性实施方案中，间隔颗粒的形状为正方形和/或梯形，以便形成截棱锥，其中间隔颗粒具有倾斜侧壁。另选地，间隔颗粒的形状可为球形并且由玻璃球或玻璃泡形成。
间隔颗粒可以由具有不同目的的材料形成。例如，间隔颗粒可由被选择为在沉积点处承受生产工具和树脂涂覆的背衬片材之间的压碎力的材料制成。间隔颗粒也可以由在高于环境室温的高温下熔融或蒸发的材料制成。
在例示性实施方案中，此类方法可通过涂层磨料制品制备设备来实现，该涂层磨料制品制备设备包括具有带多个腔的分配表面的生产工具；至少一个辊，该至少一个辊引导生产工具穿过涂层磨料制品制备设备，至少一个辊包括用于沿行进方向牵引生产工具的至少一个驱动辊；磨料颗粒喂料机，该磨料颗粒喂料机邻近生产工具定位，以便将成型磨料颗粒分配到分配表面上并进入到生产工具的多个腔中；树脂涂覆的背衬片材喂料机，该树脂涂覆的背衬片材喂料机引导树脂涂覆的背衬片材沿行进方向穿过涂层磨料制品制备设备，树脂涂覆的背衬片材被定位成在沉积点处从生产工具的多个腔接纳成型磨料颗粒；以及间隔颗粒喂料机，该间隔颗粒喂料机被定位成将间隔颗粒分配到沿行进方向的树脂涂覆的背衬片材上和/或沿行进方向的在沉积点之前且在磨料颗粒喂料机之后的生产工具上。如此沉积的间隔颗粒具有比树脂涂覆的背衬片材的树脂涂层的厚度大的厚度，以及一旦分配在树脂涂覆的背衬片材上就足以基本上防止生产工具在沉积点处接触树脂涂覆的背衬片材的厚度和密度。间隔颗粒喂料机可适于以预定图案将间隔颗粒分配到树脂涂覆的背衬片材和/或生产工具上。
如此制造的涂层磨料制品包括成型磨料颗粒和散布的间隔颗粒，这些间隔颗粒可为例如粉碎的或可以是易碎的并且可用作磨料团聚物和/或助磨剂的成型磨料颗粒。间隔颗粒可由不同的材料形成，这取决于涂层磨料制品的应用。例如，间隔颗粒可由适合用作助磨剂的材料制成，该助磨剂还可在沉积点处承受生产工具和树脂涂覆的背衬片材之间的压碎力。间隔颗粒也可以由在高于环境室温的高温下熔融或蒸发的材料制成。因此，间隔颗粒可以是耐用的或被设计成在制造涂层磨料制品期间在使用之后消失。
附图说明
附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。
图1为根据第一实施方案的用于制备涂层磨料制品的设备的示意图。
图2A示出了例示性实施方案中的示例性生产工具的示意性透视图。
图2B为沿平面2B-2B截取的磨料制品在图2A的生产工具的腔中的定位的示意性横截面侧视图。
图3A是例示性实施方案中适合用作生产工具的腔的示例性腔设计的放大示意性俯视图。
图3B是沿平面3B-3B截取的图3A的剖视图。
图3C是沿平面3C-3C截取的图3A的剖视图。
图4为根据第二实施方案的用于制备涂层磨料制品的设备的示意图。
图5示出了例示性间隔颗粒。
图6示出了根据本文所述的方法在其上沉积有间隔颗粒的涂层磨料制品。
具体实施方式
现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中部分说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于本发明所公开的主题。
在整个该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一个”、“一种”或“该/所述”用于包括一个(种)或多于一个(种)。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。表述“A和B中的至少一者”具有与“A、B或者A和B”相同的含义。此外，应当理解，本文所用且未以其它方式定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。
在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单一操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。
如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。
如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。
如本文所用，“成型磨料颗粒”意指具有预定或非无规形状的磨料颗粒。制备成型磨料颗粒诸如成型陶瓷磨料颗粒的一种工艺包括在具有预定形状的模具中使前体陶瓷磨料颗粒成型以制备陶瓷成型磨料颗粒。在模具中形成的陶瓷成型磨料颗粒是在成型陶瓷磨料颗粒种类中的一个种类。制备其它种类的成型陶瓷磨料颗粒的其它工艺包括通过具有预定形状的孔口挤出前体陶瓷磨料颗粒，通过具有预定形状的印刷丝网中的开口印模前体陶瓷磨料颗粒，或者将前体陶瓷磨料颗粒压印成预定形状或图案。在其它示例中，可将成型陶瓷磨料颗粒从片材切割成单独的颗粒。合适的切割方法的示例包括机械切割、激光切割或水射流切割。成型陶瓷磨料颗粒的非限制性示例包括成型磨料颗粒，诸如三角板或细长的陶瓷杆/长丝。成型陶瓷磨料颗粒是大体均匀的或基本上一致的，并且保持其烧结形状而无需使用将较小磨料颗粒粘结成附聚结构的粘结剂诸如有机或无机粘结剂，但不包括通过生产无规尺寸和形状的磨料颗粒的压碎或粉碎工艺获得的磨料颗粒。在许多实施方案中，成型陶瓷磨料颗粒包括烧结的α氧化铝的均匀结构或基本上由烧结的α氧化铝组成。如本文所述的成型磨料颗粒可包括任何数量的形状特征。形状特征可有助于改善成型磨料颗粒中的任一者的切割性能。合适的形状特征的示例包括开口、凹表面、凸表面、凹槽、脊、断裂表面、低圆度系数或包括一个或多个具有尖锐顶端的拐角点的周边。单个成型磨料颗粒可包括这些特征中的任一者或多者。
正如上面的背景技术部分中所指出的，已发现在制造期间生产工具和树脂层背衬之间的精确间隙控制有时是困难的。当生产工具在制造期间接触树脂层背衬时，成型磨料颗粒在树脂层背衬上的沉积可能变得不一致，从而导致涂层磨料制品有缺陷。期望在涂层磨料制品的制造期间使用间隔颗粒以最小化此类可能的缺陷。
图1为用于制备根据第一实施方案的涂层磨料制品的涂层磨料制品制备设备100的示意图。根据本公开的涂层磨料制品制备设备100包括可移除地设置在生产工具210(图2A)的腔230内的成型磨料颗粒220，其中第一幅材路径105引导生产工具210穿过涂层磨料制品制备设备100。在例示性实施方案中，生产工具210的末端拼接在一起，使得生产工具210将第一幅材路径105形成为环形套环110。真空牵引辊120在图1的视图中逆时针旋转以施用真空，从而保持成型磨料颗粒220抵靠真空牵引辊120并且推进环形套环110。生产工具210在惰辊130、132、134、136和138上沿指示的行进方向被引导，以使带有腔230的生产工具210在环形生产回路110中移动。
在例示性实施方案中，生产工具210移动经过磨料颗粒喂料机170，该磨料颗粒喂料机将至少一些成型磨料颗粒220供应到生产工具210，如图所示。优选地，磨料颗粒喂料机170供应过量的成型磨料颗粒220，使得在纵向上生产工具210的每单位长度上存在的成型磨料颗粒220多于腔230中存在的成型磨料颗粒。供应过量的成型磨料颗粒220有助于确保生产工具210内的所有腔最终填充有成型磨料颗粒220。由于成型磨料颗粒220的支撑区域和间距通常针对特定的磨削应用被设计到生产工具210中，因此不希望产生过多未填充的腔230。磨料颗粒喂料机170通常具有与生产工具210相同的宽度并且在生产工具210的整个宽度上供应成型磨料颗粒220。磨料颗粒喂料机170可为例如振动喂料机、料斗、斜槽、筒仓、滴式涂布机或螺旋喂料机。
任选地，在磨料颗粒喂料机170后提供填充辅助构件174和/或填充辅助构件176，以使成型磨料颗粒220围绕生产工具210的分配表面240移动，并且帮助磨料颗粒220取向或滑入腔230中。填充辅助构件174和/或填充辅助构件176可为例如刮刀、毛毡擦拭器、具有多根刷毛的旋转或填充刷子、振动系统、鼓风机或气刀、真空箱或它们的组合。填充辅助构件174和/或填充辅助构件176移动、平移、抽吸或搅拌在分配表面240上的成型磨料颗粒220，以将更多成型磨料颗粒220放置到腔230中。在没有填充辅助构件174和/或填充辅助构件176的情况下，通常掉落到分配表面240上的成型磨料颗粒220中的至少一些成型磨料颗粒将直接落入腔230中并且无需进一步移动，但是其它成型磨料颗粒需要一些附加的移动才可进入腔230中。任选地，填充辅助构件174和/或填充辅助构件176可沿横向方向侧向摆动，或以其它方式进行相对运动，诸如使用合适的驱动力相对于生产工具210的表面呈圆形或椭圆形运动，以帮助生产工具210中的每个腔230完全填充有成型磨料颗粒220。通常，如果使用刷子作为填充辅助构件174和/或填充辅助构件176，则刷毛可沿纵向以2英寸-4英寸(5.0cm-10.2cm)的长度覆盖分配表面240的一部分，优选地，分配表面240的全部或大部分宽度并且轻轻停留在分配表面240上或分配表面正上方，并且具有适度的灵活性。生产工具210可由蹄片或板支撑或推动，以帮助使其在设备100的分配成型磨料颗粒220的部分中保持平坦，或者可在设备100的该部分中将真空箱设置在生产工具210下方。本领域技术人员将会理解，其中成型磨料颗粒220完全容纳在生产工具210的腔230中的实施方案中，即其中腔230中的大部分(例如，80％、90％或95％)成型磨料颗粒220未延伸经过生产工具210的分配表面240的实施方案中，填充辅助构件174和/或填充辅助构件176更易于使成型磨料颗粒220在生产工具210的分配表面240上移动，且不会使已经容纳在单个腔230中的单个成型磨料颗粒220移出腔。
任选地，随着生产工具210沿行进方向推进，腔230移动至较高的高度，并且可任选地达到的高度高于用于将成型磨料颗粒220分配到生产工具210的分配表面240上的磨料颗粒喂料机170的出口高度。在所示的实施方案中，其中生产工具210拼接成环形带110，该环形带110可具有正斜面，以在其移动经过磨料颗粒喂料机170时推进至较高的高度。另一方面，如果生产工具210为辊，则磨料颗粒喂料机170可被定位成使得它在辊的外周的上止点之前将成型磨料颗粒220施用至辊上，诸如在辊的面上在270度至350度之间，其中绕辊顺时针行进时的上止点为0度(辊在操作中顺时针转动)。在任何情况下，通过将成型磨料颗粒220施用至倾斜分配表面240，生产工具210能够更好地填充腔230，因为成型磨料颗粒220可向下滑下或翻滚下生产工具210的倾斜分配表面240，从而增强落入腔230中的可能性。在其中成型磨料颗粒220完全容纳在生产工具210的腔230中(即其中腔230中的大部分(例如，80％、90％或95％)成型磨料颗粒220未延伸经过生产工具210的分配表面240)的实施方案中，斜面还可帮助从生产工具210的分配表面240移除过量的成型磨料颗粒220，因为过量的成型磨料颗粒220可滑出生产工具210的分配表面240。倾斜可在零度和最高至成型磨料颗粒220开始滑出腔230的角度之间。优选的倾斜将取决于成型磨料颗粒220的形状以及将成型磨料颗粒220保持在腔230中的力(例如，摩擦或真空)的大小。在一些实施方案中，正倾斜在+10度至+80度的范围内，或+10度至+60度的范围内，或+10度至+45度的范围内。
任选地，可提供磨料颗粒移除构件178以在大多数或全部腔230均已填充成型磨料颗粒220时帮助从生产工具210的分配表面240移除过量的成型磨料颗粒220。磨料颗粒移除构件178可为例如用于吹掉生产工具210的分配表面240上的过量成型磨料颗粒220的空气源，诸如空气喷枪、空气吹淋器、气刀、康达效应喷嘴或鼓风机。接触装置也可用作磨料颗粒移除构件178，诸如刷子、刮刀、擦拭器或刮涂刀。振动器诸如超声变幅杆也可用作磨料颗粒移除构件178。另选地，在磨料颗粒喂料机170之后沿着第一幅材路径的一部分定位的真空源(诸如真空箱或真空牵引辊120)可用于将成型磨料颗粒220保持在腔230中。在第一幅材路径105的该跨度或区段中，生产工具210的分配表面240可反转或具有接近或超出90度的较大向上或向下倾斜，以使用重力移除过量的成型磨料颗粒220，使其从分配表面240滑下或掉落，同时通过真空保持设置在腔230中的成型磨料颗粒220，直到分配表面240返回到将成型磨料颗粒220保持在腔230中的取向(由于重力)或者在如图1所示的分配点190处从腔230释放到树脂涂覆的背衬上。在其中成型磨料颗粒220完全容纳在生产工具210的腔230内(即其中腔230中的大部分(例如，80％、90％或95％)成型磨料颗粒220未延伸经过生产工具210的分配表面240)的实施方案中，磨料颗粒移除构件178可使过量的成型磨料颗粒220滑过生产工具210的分配表面240并滑出生产工具210，而不会干扰容纳于腔230内的成型磨料颗粒220。可收集被移除的过量成型磨料颗粒220并使其返回到磨料颗粒喂料机170以便再利用。另选地，过量成型磨料颗粒220可沿着与生产工具210相反的方向经过或朝向磨料颗粒喂料机170移动，由此它们可填充未被占据的腔230。
在图1的实施方案中，真空牵引辊120将生产工具210朝向树脂涂覆的背衬150牵引。此区段中的生产工具210的高度并不特别重要，只要成型磨料颗粒220保留在腔230中并且生产工具210可继续向上倾斜、向下倾斜或水平行进即可。如果改装现有的磨料颗粒制备设备100，定位的选择通常取决于机器内的现有空间。真空牵引辊120使用真空将成型磨料颗粒220保持在生产工具210的腔230中，直到成型磨料颗粒220到达分配点190，此时释放真空并且成型磨料颗粒220在重力作用下落到树脂涂覆的背衬150上。本领域的技术人员应当理解，可采用各种方法将成型磨料颗粒220从生产工具210的腔230传送至树脂涂覆的背衬150。
一种用于传送成型磨料颗粒的方法包括压力辅助方法，其中生产工具210中的每个腔220具有两个开口端或者背面，或者整个生产工具210具有合适的多孔结构，并且真空牵引辊120具有多个孔和内部加压空气源。借助压力辅助，生产工具210无需再反转，但是仍可反转。真空牵引辊120还可具有可移动的内部隔离壁，使得可将加压空气供应至辊的特定圆弧段或圆周，以将成型磨料颗粒220吹出腔230并且吹到在沉积点190处的树脂涂覆的背衬150上。真空牵引辊120还可设置有内部真空源而没有对应的加压区域，或者在真空牵引辊120旋转时通常在加压区域之前与加压区域相结合。真空源或真空区域可具有可移动地隔离壁，以将其引导至真空牵引辊120的特定区域或圆弧段。在使成型磨料颗粒220经受真空牵引辊120的加压区域之前，随着生产工具210缠绕真空牵引辊120，真空可将成型磨料颗粒220牢固地吸进腔230中。真空区域可与例如成型磨料颗粒移除构件178一起使用，以从分配表面240移除过量成型磨料颗粒220，或者可用于仅确保成型磨料颗粒220在到达沉积点190之前不离开腔230。本领域的技术人员还将理解，也可使用重力辅助、推动辅助、振动辅助或此类方法的组合。这些技术的进一步描述可见于授予明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany，St.Paul MN)的美国专利公布2016/0311081，该专利公布的内容以引用方式并入本文。
在例示性实施方案中，通过引导设备将树脂涂覆的背衬150提供给涂层磨料颗粒制备设备100，该引导设备包括一个或多个惰辊160、退绕辊(未示出)和牵引辊(未示出)。树脂涂覆的背衬150可使用本领域技术人员熟知的方法通过底胶层递送系统和底胶层涂覆器(未示出)形成。合适的退绕、底胶树脂、涂布机和背涂层递送系统以及底胶涂层也是本领域技术人员已知的。底胶层递送系统可为包含底胶层树脂的简单的盘子或容器，也可为具有储罐和递送管件的泵送系统，以将底胶层树脂平移至所需的位置。背衬片材152可以是布料、纸材、膜、非织造布、稀松布或其它幅材基材。底胶层涂覆器可以是例如涂布机、辊涂机、喷涂系统或杆涂布机。另选地，预涂覆的涂层背衬可通过惰辊160进行定位，以将成型磨料颗粒220施用至预涂覆的涂层背衬的顶表面。
此类部件一起退绕背衬片材，经由底胶层递送系统将底胶层树脂递送到底胶层涂覆器，并且将底胶层树脂154施用至背衬片材152的表面以形成树脂涂覆的背衬150。然后，通过惰辊160定位树脂涂覆的背衬150，以将成型磨料颗粒220施用至树脂涂覆的背衬150的树脂涂覆的表面，从而形成包括沉积的成型磨料颗粒220的涂层磨料制品194。用于树脂涂覆的背衬150穿过涂层磨料制品制备设备100的第二幅材路径115还可包括牵引辊，该牵引辊沿指示的行进方向牵引涂层磨料制品194穿过涂层磨料制品制备设备100。惰辊160、退绕辊和牵引辊一起引导树脂涂覆的背衬150穿过涂层磨料制品制备设备100。
在沉积点190之后，生产工具210根据需要在惰辊130、惰辊132、惰辊134、惰辊136和惰辊138的辅助下沿着第一幅材路径105往回朝向磨料颗粒填料170以及填充辅助构件174和填充辅助构件176行进。可提供任选的生产工具清洁器(未示出)以移除被卡住而仍留在腔230中的磨料颗粒220和/或移除被传送至分配表面240的底胶层树脂。生产工具清洁器的选择将取决于生产工具210的构型，并且可单独使用或组合使用附加的鼓风、溶剂或水喷雾、溶剂或水浴、超声变幅杆或生产工具缠绕的惰辊，以使用推动辅助迫使成型磨料颗粒220离开腔230。此后，生产工具210的环形带推进到磨料颗粒填料170以及被新的成型磨料颗粒220填充的填充辅助构件174和填充辅助构件176。
相似地，各种惰辊可用于引导涂层磨料制品194沿着第二幅材路径115进入烘箱中以用于固化底胶层树脂，其中该涂层磨料制品在第一主表面上具有成型磨料颗粒220的预定的、可重现的、非随机图案，该成型磨料颗粒施用在沉积点190处并且由底胶层树脂保持在树脂涂覆的背衬150的第一主表面上。任选地，可提供第二磨料颗粒涂布机以在进入烘箱之前，将附加的成型磨料颗粒220诸如另一种类型的磨料颗粒或稀释剂置于底胶层树脂上。第二磨料颗粒涂布机可为滴式涂布机、喷涂机或静电涂布机，如本领域的技术人员所已知。然后，在进一步加工(诸如添加复胶层、固化复胶层)，以及本领域的技术人员已知的制备涂层磨料制品的其它加工步骤之前，固化的涂层磨料制品194可沿着第二幅材路径115进入任选的悬挂式烘干机中。
在一些实施方案中，生产工具210的分配表面240的速度和树脂涂覆的背衬150的速度彼此速度匹配，例如在+/-10％、+/-5％、+/-1％内。这允许将每个成型磨料颗粒220定位到树脂涂覆的背衬150上，以基本上重现布置在生产工具210中的成型磨料颗粒220的图案及其特定取向。然而，可调节生产工具210的分配表面240和树脂涂覆的背衬150的相对速度，使得可在树脂涂覆的背衬150上形成具有不同密度的成型磨料颗粒220的图案。
在例示性实施方案中，涂层磨料制品制备设备100还包括间隔颗粒填料180，该间隔颗粒填料在树脂涂覆的背衬150到达沉积点190之前将间隔颗粒182分配到树脂涂覆的背衬150上。如图1中的展开图所示，通过将间隔颗粒182沉积到树脂涂覆的背衬层150上来滴涂间隔颗粒182。如图所示，间隔颗粒182具有足以在沉积点190处保持生产工具210和树脂涂覆的背衬150之间的间隙的高度。具体地讲，颗粒182的高度184比在背衬片材152上形成的树脂层154的高度186大。因此，即使在被压缩时，间隔颗粒182也将在沉积点190处保持生产工具210和树脂涂覆的背衬150之间的间隙。因此，间隔颗粒182允许接触传送方法，该方法不需要生产工具210和树脂涂覆的背衬150之间的精确间隙控制。
图2A示出了例示性实施方案中的示例性生产工具210的示意性透视图。如图2A所示，磨料颗粒定位系统200包括生产工具210和成型磨料颗粒220。在图2A中，成型磨料颗粒220被示出为符合截棱锥的等边三角形，但其它形状当然也是可能的并且在本说明书的范围内，如下文更详细地指出。成型磨料颗粒220部分地设置在生产工具210的载体构件250的分配表面240中的腔230内，如图2B所示，该图是沿平面2B-2B截取的，磨料制品220在图2A的生产工具210的腔230中的定位的示意性横截面侧视图。如图所示，多个腔230具有与要包含在其中的预期成型磨料颗粒220互补的形状，由此成型磨料颗粒220从各自的腔230略微突出，如图2B所示。
图3A至图3C示出了用于接纳成型磨料颗粒220的腔230的实施方案。如图所示，载体构件250中的示例性腔230具有长度301(图3B)、宽度302(图3C)和深度303(图3C)。腔230包括四个侧壁：311a、311b、313a、313b。侧壁311a和侧壁311b从载体构件250的分配表面240处的开口330延伸，并且随深度的增加向内渐缩呈锥角β，直到它们在线318处交汇(参见图3B)。同样，侧壁313a和侧壁313b随深度的增加向内渐缩呈锥角γ直到其接触线318(见图3A和图3C)。
锥角β和锥角γ将通常取决于所选择的与生产工具210一起使用的具体成型磨料颗粒220，优选地对应于成型磨料颗粒220的形状。在该实施方案中，锥角β可具有大于0度且小于90度的任何角度。在一些实施方案中，锥角β的值在40度至80度的范围内，优选地在50度至70度的范围内，并且更优选地在55度至65度的范围内。锥角γ将同样通常取决于所选择的成型磨料颗粒220的形状。在该实施方案中，锥角γ可具有在0度至30度范围内的任何角度。在一些实施方案中，锥角γ的值在5度至20度的范围内，优选地在5度至15度的范围内，并且更优选地在8度至12度的范围内。
在一些实施方案中，腔230在分配表面和背部表面上均为打开的。在这些实施方案的一些实施方案中，第一侧壁311a和第三侧壁313a彼此不接触，并且第二侧壁311b和第四侧壁313b彼此不接触。
图4为根据第二实施方案的用于制备涂层磨料制品194的设备400的示意图。图4的设备400与图1的实施方案的设备基本上相同，不同之处在于间隔颗粒填料180被设置成将间隔颗粒182分配到生产工具210上，而不是树脂涂覆的背衬150上。在该实施方案中，可通过真空牵引辊120的真空力将间隔颗粒182保持在适当位置，以及/或者可修改生产工具210以包括用于接纳间隔颗粒182的凹坑。在任一种情况下，间隔颗粒182将通过沉积点190保持在适当位置，以保持生产工具210和树脂涂覆的背衬150之间的期望间隙。
应当理解，生产工具210可被修改为包括永久性地附连到生产工具210的永久性间隔物，以便在沉积点190处保持与树脂涂覆的背衬150的期望间隙。然而，此种实施方案不会将间隔颗粒182传送到涂层磨料制品194，因此不会受益于涂层磨料制品194上间隔颗粒182的存在。此类有益效果包括使用整体式间隔颗粒182(例如，粉碎或成型磨料颗粒)作为磨料团聚物和/或助磨剂。在此类应用中，间隔颗粒182将散布有成型磨料颗粒220，并且将由易碎材料形成。为间隔颗粒182选择的材料将取决于涂层磨料制品194的应用。例如，间隔颗粒182可由适合用作磨料团聚物和/或助磨剂的材料制成，但也可在沉积点190处承受生产工具210和树脂涂覆的背衬片材150之间的压碎力。间隔颗粒182也可由在高于环境室温的高温下熔融或蒸发的材料制成。因此，根据应用的需要，间隔颗粒182可为耐用的或消失的。
图5示出了例示性间隔颗粒182。在例示性实施方案中，间隔颗粒182可包括粉碎的或成型的磨料颗粒以及/或者包括保留在粘结剂中的助磨剂颗粒的团聚助磨剂颗粒。粘结剂可为例如无机的(例如，玻璃质粘结剂或干燥无机溶胶)或更典型地为有机的。就交联粘结剂而言，粘结剂通常由使对应粘结剂前体固化而产生。示例性有机粘结剂包括压敏粘结剂、胶和热熔性粘结剂。示例性压敏粘合剂包括乳胶绉、松香、某些丙烯酸类聚合物和包括聚丙烯酸酯的共聚物(例如，聚(丙烯酸丁酯))、聚乙烯醚(例如，聚(正丁基乙烯基醚))、聚(α-烯烃)、硅氧烷、醇酸粘合剂、橡胶粘合剂(例如，天然橡胶、合成橡胶、氯化橡胶)以及它们的混合物。示例性热固性粘结剂前体包括酚醛树脂(例如，甲阶酚醛树脂和酚醛清漆树脂)、氨基塑料树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、单组分和双组分聚氨酯、丙烯酸类树脂(例如，丙烯酸类单体和低聚物、丙烯酸酯化聚醚、具有α,β-不饱和侧基的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化聚氨酯)、环氧树脂(包括双马来酰亚胺和芴改性的环氧树脂)、异氰尿酸酯树脂、可湿固化硅氧烷、以及它们的混合物。
如本文所用，助磨剂被定义为颗粒材料，将其添加到磨料物品中对研磨的化学和物理过程具有显著影响。具体地讲，助磨剂将1)减小磨料颗粒和被研磨工件之间的摩擦，2)防止研磨颗粒“封盖”，即，防止金属颗粒紧密结合到研磨颗粒的顶部，3)降低研磨颗粒和工件之间的界面温度，或4)减小研磨力。一般来讲，助磨剂的添加可增加涂层磨料制品的使用寿命。助磨剂涵盖各种各样不同的材料，并且可以为无机物或有机物。
可形成间隔颗粒182的示例性助磨剂包括无机卤化物盐、卤化化合物和聚合物，以及有机和无机含硫材料。示例性的助磨剂可以是有机的或无机的，包括蜡、卤化有机化合物，例如氯化蜡，如四氯化萘、五氯化萘、和聚氯乙烯；卤化物盐，例如氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁；以及金属及其合金，例如锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它助磨剂的示例包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物、含有机和无机磷酸盐的材料。可使用不同助磨剂的组合。
用作间隔颗粒182的优选助磨剂包括卤化物盐，尤其是四氟硼酸钾(KBF4)、冰晶石(Na3AlF6)和铵冰晶石[(NH4)3AlF6]。可用作助磨剂的其它卤化物盐包括氯化钠、钾冰晶石、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾和氯化镁。其它优选的助磨剂为美国专利5,269,821(Helmin等人)中的那些，该专利描述了由水溶性和水不溶性助磨剂颗粒构成的助磨剂团聚物。其它可用的助磨剂团聚物为其中多个助磨剂颗粒用粘结剂粘结一起形成团聚物的那些。这种类型的团聚物描述于美国专利5,498,268(Gagliardi等人)中。
可用作助磨剂的卤化聚合物的示例包括：聚乙烯基卤化物(例如，聚氯乙烯)和聚偏二卤乙烯，诸如美国专利3,616,580(Dewell等人)中公开的那些；高度氯化石蜡，诸如美国专利3,676,092(Buell)中公开的那些；完全氯化的烃类树脂，诸如美国专利3,784,365(Caserta等人)中公开的那些；以及氟碳化合物，诸如如美国专利3,869,834(Mullin等人)中公开的聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯。
可用作助磨剂的无机含硫材料包括元素硫、硫化铜、硫化钼、硫酸钾等，如美国专利号3,833,346(Wirth)、3,868,232(Sioui等人)和4,475,926(Hickory)中各种公开的。用作间隔颗粒182的有机含硫材料(例如，硫脲)包括美国专利3,058,819(Paulson)中提及的那些。
使用不同助磨剂的组合作为间隔颗粒182也在本公开的范围内，并且在某些情况下，这可产生协同效应。以上提及的助磨剂的示例旨在作为助磨剂的代表性描述，并非要涵盖所有助磨剂。
在一些实施方案中，团聚助磨剂颗粒不含磨料颗粒；然而，这不是必需的。
团聚助磨剂颗粒中所包含的助磨剂颗粒可具有在约1微米至约100微米范围内并且更优选地在约5微米至约50微米范围内的平均粒度，但也可使用其它尺寸。如上所述，期望由助磨剂颗粒形成的所得间隔颗粒182具有这样的尺寸，由此，当间隔颗粒182沉积在树脂涂覆的背衬150上时，间隔颗粒182在树脂层154上方延伸，以在成型磨料颗粒220的沉积点190处保持生产工具210和树脂涂覆的背衬150之间的间隙。因此，间隙的尺寸以及因此间隔颗粒182的尺寸取决于用于制造涂层磨料制品194的成型磨料颗粒220的尺寸。如图5所示，例示性间隔颗粒可为1000微米-2000微米。
用作间隔颗粒182的团聚助磨剂颗粒还可包含其它组分和/或添加剂，诸如磨料颗粒、填料、稀释剂、纤维、润滑剂、润湿剂、表面活性剂、颜料、染料、偶联剂、增塑剂、抗静电剂和悬浮剂。适用于间隔颗粒182的填料的示例包括木浆、蛭石以及它们的组合，金属碳酸盐(诸如碳酸钙(例如，白垩、方解石、泥灰岩、石灰华、大理石和石灰石)、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)；二氧化硅，诸如无定形二氧化硅、石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维；硅酸盐，诸如滑石、粘土(蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠；金属硫酸盐，诸如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝；石膏；蛭石；木粉；三水合铝；金属氧化物，诸如氧化钙(石灰)、氧化铝、二氧化钛，以及金属亚硫酸盐，诸如亚硫酸钙。
除了本文相对于图1和图4的实施方案所述的重力沉积技术之外，可通过本领域已知的各种涂覆方法将团聚助磨剂颗粒设置到底胶层上，这些方法包括滴涂、单独放置(例如，使用取放机器人)以及使用其中具有图案化腔的工具的转移涂覆。在一些实施方案中，可通过类似于PCT专利申请公布2016/205133(Wilson等人)、2016/205267(Wilson等人)、2017/007703(Wilson等人)、2017/007714(Liu等人)中所述的方法使用对准工具来实现图案化滴涂，不同之处在于使用团聚助磨剂颗粒代替磨料颗粒。使用类似于美国专利申请公布2016/0311081A1(Culler等人)中所述的具有图案化腔的工具的转移涂覆，不同之处在于使用团聚助磨剂颗粒代替磨料颗粒。在一些实施方案中，可通过图案化网或筛将团聚助磨剂颗粒施用到底胶层上。
在一些实施方案中，团聚助磨剂颗粒可根据标称筛分等级使用符合ASTM E-11“用于试验目的的筛布和筛的标准规格”的美国标准测试筛来进行分级。ASTM E-11规定了试验筛的设计和构造需求，所述试验筛利用安装在框架中的织造筛布为介质根据指定的颗粒尺寸对材料进行分类。-18+20即为典型的标号表示，其意指团聚助磨剂颗粒可通过符合ASTME-11规格的18号测试筛，但可保留在符合ASTM E-11规格的20号测试筛上。在一个实施方案中，形成的陶瓷磨料颗粒具有这样的粒度，使得大多数团聚助磨剂颗粒通过18目测试筛并且保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目测试筛上。在间隔颗粒182的各种实施方案中，形成的陶瓷磨料颗粒可具有的标称筛选等级，包括：-18+20、-20+25、-25+30、-30+35、-35+40、-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500或-500+635。
本文所述的涂层磨料制品194可包括作为间隔颗粒182的团聚助磨剂颗粒，该颗粒以单个预定图案或以多种不同图案随机地布置。可将团聚物助磨剂颗粒的至少一部分定位成使得由这些团聚物助磨剂颗粒形成的图案包括多条平行线和/或网格图案。又如，可将团聚物助磨剂颗粒的至少一部分定位成使得由这些团聚物助磨剂颗粒形成的图案包括多个圆形(中空的或填充的)。同样，可将团聚物助磨剂颗粒的至少一部分布置成螺旋形、棋盘形或条状(以任何取向)。
团聚助磨剂颗粒也可设置在可固化底胶层前体上，然后沉积磨料颗粒，然后至少部分地固化底胶层前体以粘结它们。由于存在团聚助磨剂颗粒，因此成型磨料颗粒220(并且尤其是磨料片)的至少一部分被沉积成使得它们接触至少一个团聚助磨剂颗粒。因此，成型磨料颗粒220中的至少一些成型磨料颗粒以向外升高的取向抵靠相应的团聚助磨剂颗粒倾斜设置，并且如此倾斜的量通常将比通过沉积磨料颗粒220和用作间隔颗粒182的团聚助磨剂颗粒的混合物所获得的量大。图6示出了涂层磨料制品194，该涂层磨料制品具有根据本文所述的方法沉积在其上的间隔颗粒182。
除了在涂层磨料制品194的制造期间在沉积成型磨料颗粒220之前将用作间隔颗粒182的团聚助磨剂颗粒沉积在树脂涂覆的背衬150或生产工具210上之外，制备涂层磨料制品194的工艺可另外遵循本领域已知的技术。关于涂层磨料制品194的制造细节可见于例如授予明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company，St.Paul MN)的美国专利公布2016/0311081，其以引用方式并入上文。关于包含固定到背衬上的磨料层的涂层研磨盘的进一步细节是熟知的，其中磨料层包含磨料颗粒和底胶层、复胶层以及任选的顶胶层，并且这些细节可见于例如美国专利4,734,104(Broberg)、4,737,163(Larkey)、5,203,884(Buchanan等人)、5,152,917(Pieper等人)、5,378,251(Culler等人)、5,417,726(Stout等人)、5,436,063(Follett等人)、5,496,386(Broberg等人)、5,609,706(Benedict等人)、5,520,711(Helmin)、5,954,844(Law等人)、5,961,674(Gagliardi等人)、4,751,138(Bange等人)、5,766,277(DeVoe等人)、6,077,601(DeVoe等人)、6,228,133(Thurber等人)中和5,975,988(Christianson)。
用作间隔颗粒182的团聚助磨剂颗粒的形状可以是随机的或几何形状的。为了提高成型磨料颗粒220的有利取向的机会，间隔颗粒182优选地成型，更优选地精确成型，纵横比为3或更小，优选地小于2，更优选地小于1.5，但这不是必需的。在一些优选的实施方案中，间隔颗粒182为精确成型的并且具有从用于形成团聚助磨剂颗粒的模具腔复制的预定形状。在这些实施方案的一些实施方案中，用作间隔颗粒182的成型团聚助磨剂颗粒具有三维形状，诸如棱锥(例如，3面棱锥、4面棱锥、5面棱锥或6面棱锥)、锥体、块状物、立方体、球体、圆柱体、杆状物、棱柱(例如，3面棱柱、4面棱柱、5面棱柱或6面棱柱)以及这些的截头型式等。优选地，根据本公开的至少一个成型团聚助磨剂颗粒为截锥形，其也可被称为截头棱锥。在一些实施方案中，团聚物助磨剂颗粒或团聚颗粒中的至少一者具有三角形截头棱锥形状、正方形截头棱锥形状或六边形截头棱锥形状。在一些其它实施方案中，成型团聚助磨剂颗粒的可用形状的示例包括三角形、矩形、正方形、五边形和六边形棱柱。另选地，间隔颗粒182的形状可为球形并且由玻璃球或玻璃泡形成。
在例示性实施方案中，间隔颗粒182因此形成为成型团聚助磨剂颗粒，其由助磨剂颗粒通过粘结剂粘结在一起构成。无论是粉碎的还是成型的，磨料颗粒都应具有足够的硬度和表面粗糙度以在研磨过程中用作磨料颗粒。优选地，磨料颗粒具有的莫氏硬度为至少4、至少5、至少6、至少7或甚至至少8。
可用的研磨材料包括例如熔融氧化铝、热处理氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如可作为3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minnesota)商购获得的那些)、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶凝胶衍生陶瓷(例如，掺杂氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅和/或氧化锡的氧化铝陶瓷)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、长石或燧石。溶胶凝胶衍生的粉碎磨粒的示例可见于美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)和4,881,951(Monroe等人)中。
另一方面，成型磨料颗粒220可通过例如使用溶胶-凝胶工艺来制备，该溶胶-凝胶工艺描述于美国专利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re 35,570))和5,984,988(Berg)中。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已成形为特定形状，然后将其压碎以形成碎片的氧化铝颗粒，该碎片保留其初始形状特征结构的一部分。磨料颗粒的示例性形状包括粉碎的、棱锥(例如，3-面、4-面、5-面或6-面棱锥)、截棱锥(例如，3-面、4-面、5-面或6-面截棱锥)、圆锥体、截圆锥体、杆(例如，圆柱形、蠕虫状)和棱镜(例如，3-面、4-面、5-面或6-面棱镜)。
成型磨料颗粒220可根据磨料行业公认的规定标称等级独立地按尺寸分类。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ANSI(美国国家标准学会)、FEPA(欧洲磨料制造者联盟)和JIS(日本工业标准)颁布的那些标准。ANSI等级标号(即规定的标称等级)包括例如：ANSI4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和ANSI 600。FEPA等级标号包括：F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500和F2000。JIS等级标号包括：JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。
成型磨料颗粒220的示例可见于美国专利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re 35,570))和5984988(Berg)中。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝粉碎磨料颗粒，然后将这些磨料颗粒粉碎以形成碎片，这些碎片保持它们初始形状特征的一部分。在一些实施方案中，成型的α氧化铝颗粒为精确成形颗粒(即，颗粒具有的形状至少部分地由用于制备它们的生产工具中的腔的形状决定)。关于此类精确成型磨料颗粒及其制备方法的细节可见于例如美国专利号8,142,531(Adefris等人)、8,142,891(Culler等人)和8,142,532(Erickson等人)中；以及美国专利申请公布2012/0227333(Adefris等人)、2013/0040537(Schwabel等人)和2013/0125477(Adefris)中。
在成型磨料颗粒220被成型为三角形片(或三角形截头棱锥)的实施方案中，它们可具有顶点为90度的主表面(对应于直角三角形)，或者它们可具有顶点大于90度的主表面(对应于钝角三角形)，但这不是必需的。示例包括至少91度、至少95度、至少100度、至少110度、至少120度或甚至至少130度。
在一些优选的实施方案中，成型磨料颗粒220包括片状粉碎的磨料颗粒。此类磨料颗粒可通过已知的方法从商业供应商获得，和/或按形状分选此类粉碎磨料颗粒获得；例如，使用本领域已知的形状分选表。
合适的成型磨料颗粒220的示例包括粉碎的磨料颗粒，该粉碎的磨料颗粒包含熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)以3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN商购获得的那些)、棕色氧化铝、蓝色氧化铝、碳化硅(包括绿色碳化硅)、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、石榴石、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、氧化铁、氧化铬、氧化锆、二氧化钛、氧化锡、石英、长石、燧石、金刚砂、溶胶-凝胶法衍生的陶瓷(例如，α氧化铝)以及它们的组合。另外的示例包括粘结剂基质中磨料颗粒(这些磨料颗粒可以是板状的或者不是板状的)的粉碎磨料复合物，诸如美国专利5,152,917(Pieper等人)中所述的那些。许多此类磨料颗粒、团聚物和复合物在本领域中是已知的。
优选地，粉碎磨料颗粒包括陶瓷粉碎磨料颗粒，诸如例如溶胶-凝胶法衍生的多晶α氧化铝颗粒。可根据，例如，美国专利5,213,591(Celikkaya等人)和美国公布专利申请2009/0165394A1(Culler等人)和2009/0169816A1(Erickson等人)中描述的方法使用溶胶-凝胶α氧化铝颗粒前体来制备由α氧化铝、镁铝尖晶石和稀土六铝酸盐的微晶构成的陶瓷粉碎磨料颗粒。
可从其中分离粉碎磨料颗粒的溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒的示例及其制备方法可见于美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)和4,881,951(Monroe等人)中。还设想，粉碎磨料颗粒可包括磨料团聚物，诸如例如美国专利4,652,275(Bloecher等人)或4,799,939(Bloecher等人)中所述的那些。在一些实施方案中，粉碎的磨料颗粒可用偶联剂(例如，有机硅烷偶联剂)或其它物理处理(例如，氧化铁或氧化钛)进行表面处理以增强粉碎磨料颗粒与粘结剂的粘附性。粉碎磨料颗粒可以在它们与粘结剂组合之前进行处理，或者它们可以通过将偶联剂包括到粘结剂进行原位表面处理。
关于制备溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒的方法的另外的细节可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser)、5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)，以及美国公布专利申请2009/0165394A1(Culler等人)中。
各种成型磨料颗粒220上的表面涂层可用于改善磨料制品中磨料颗粒与磨料制品中的粘结剂之间的粘附性，或者可用于帮助静电沉积。在一个实施方案中，可以相对于磨料颗粒的重量的0.1％至2％的表面涂层的量使用在美国专利5,352,254(Celikkaya)中所述的表面涂层。此类表面涂层在美国专利5,213,591(Celikkaya等人)；5,011,508(Wald等人)、1,910,444(Nicholson)、3,041,156(Rowse等人)、5,009,675(Kunz等人)、5,085,671(Martin等人)、4,997,461(Markhoff-Matheny等人)和5,042,991(Kunz等人)中有所描述。另外，表面涂层可防止成型磨料颗粒220封盖。“封盖”这一术语用来描述来自正在研磨的工件的金属颗粒熔焊在粉碎磨粒的顶部的现象。执行上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。
另外，应当理解，本文所述的成型磨料颗粒220可以多种合适的方式形成。例如，成型磨料颗粒220可根据多操作工艺制备。该方法可以使用任何材料或前体分散体材料进行。简而言之，对于其中成型磨料颗粒220是单片陶瓷颗粒的实施方案，该方法可包括以下操作：制备可被转化为对应物的有晶种或无晶种的前体分散体(例如，可转化为α氧化铝的勃姆石溶胶-凝胶)；用前体分散体填充具有成型磨料颗粒220的所需外形的一个或多个模具腔；干燥前体分散体以形成成型磨料颗粒220前体；从模具腔中移除成型磨料颗粒220前体；煅烧成型磨料颗粒220前体以形成经煅烧的成型磨料颗粒220前体；然后烧结经煅烧的成型磨料颗粒220前体以形成成型磨料颗粒220。现在，将在含α-氧化铝的成型磨料颗粒220的上下文中对该方法进行更详细地描述。在其它实施方案中，模具腔可填充有三聚氰胺以形成三聚氰胺成型磨料颗粒220。
该方法可包括提供能够转化为陶瓷的有晶种或无晶种的前体分散体的操作。在对前体加晶种的示例中，前体可加晶种铁氧化物(例如，FeO)。前体分散体可包含作为挥发性组分的液体。在一个示例中，该挥发性组分是水。分散体可包含足量的液体，以使分散体的粘度足够低，从而能够填充模具腔并且复制模具表面，但是液体的量不能太多，因为会导致随后将液体从模具腔中移除的成本过高。在一个示例中，前体分散体包含2重量％至90重量％的能够转化为陶瓷的颗粒诸如一水合氧化铝(勃姆石)颗粒，以及至少10重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的挥发性组分诸如水。反之，在一些实施方案中，前体分散体包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固体。
合适的前体分散体的示例包括氧化锆溶胶、氧化钒溶胶、氧化铈溶胶、氧化铝溶胶以及它们的组合。合适的氧化铝分散体包括例如勃姆石分散体以及其它氧化铝水合物分散体。勃姆石可通过已知的技术来制备或者可商购获得。市售勃姆石的示例包括均购自沙索尔北美有限公司(Sasol North America,Inc.)的商品名为“DISPERAL”和“DISPAL”的产品，或购自BASF公司的商品名为“HIQ-40”的产品。这些一水合氧化铝是相对纯的；即，它们除了一水合物外只包含相对较少的(如果有的话)其它水合物相，并且具有高表面积。
所得成型磨料颗粒220的物理特性通常可取决于前体分散体中所用材料的类型。如本文所用，“凝胶”是分散在液体中的固体的三维网络。
前体分散体可包含改性添加剂或改性添加剂的前体。改性添加剂可用于增强成型磨料颗粒220的某些所需特性，或者提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂的前体可呈可溶性盐的形式，诸如水溶性盐。它们可包括含金属的化合物，并且可以是镁、锌、铁、硅、钴、镍、锆、铪、铬、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝、铒、钛的氧化物的前体，以及它们的混合物。可存在于前体分散体中的这些添加剂的具体浓度可以变化。
引入改性添加剂或改性添加剂前体可导致前体分散体胶凝。也可以通过以下方式使前体分散体胶凝：在一定时期内进行加热，从而通过蒸发来减少分散体中的液体含量。前体分散体还可包含成核剂。适用于本公开的成核剂可以包括α氧化铝、α氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒，或者使所述转化成核的任何其它物质。如果使用成核剂的话，则其量应当足够多，以对α-氧化铝进行转化。
可将胶溶剂添加到前体分散体中以制备更稳定的水溶胶或胶态前体分散体。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，诸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可使用多质子酸，但是它们可能使前体分散体快速胶凝，从而使得难以对其进行处理或难以引入附加组分。某些商业来源的勃姆石包含有助于形成稳定前体分散体的酸滴度(例如，所吸收的甲酸或硝酸)。
前体分散体可通过任何合适的手段形成；例如，就溶胶-凝胶氧化铝前体而言，其可通过将氧化铝一水合物与含有胶溶剂的水简单地混合，或者通过形成添加有胶溶剂的氧化铝一水合物浆液而形成。
可添加消泡剂或其它合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的倾向。如果需要，可添加其它化学品，诸如润湿剂、醇类、或偶联剂。
进一步操作可包括提供模具，该模具具有至少一个模具腔，或形成于模具的至少一个主表面中的多个腔。在一些示例中，模具被形成为生产工具，其可以是例如带、片、连续纤维网、轮转凹辊等涂覆辊、安装在涂覆辊上的套筒或模头。在一个示例中，生产工具可包括聚合物材料。合适的聚合物材料的示例包括热塑性塑料，诸如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或它们的组合，或热固性材料。在一个示例中，整个生产工具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个示例中，在干燥前体分散体时与前体分散体接触的模具的表面(诸如多个腔的表面)包含聚合物材料或热塑性材料，并且该模具的其它部分可以由其它材料制成。以举例的方式，可将合适的聚合物涂层施加到金属模具以改变其表面张力特性。
聚合物或热塑性生产工具可由金属母模工具复制而成。母模工具可具有生产工具所需的反向图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。在一个示例中，母模工具由金属(例如，镍)制成，并且经过金刚石车削。在一个示例中，母模工具至少部分地使用立体光照型技术形成。可将聚合物片状材料连同母模工具一起加热，使得通过将二者压制在一起而在聚合物材料上压印出母模工具图案。也可将聚合物或热塑性材料挤出或浇铸到母模工具上，并且然后对其进行压制。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。如果利用热塑性生产工具，则应当注意不要产生过多热量，这些热量可使热塑性生产工具变形，从而限制其寿命。
从模具的顶部表面或底部表面中的开口均可进入腔中。在一些示例中，腔可延伸过模具的整个厚度。另选地，腔可仅延伸至模具的厚度的一部分。在一个示例中，顶部表面基本上平行于模具的底部表面，其中腔具有基本上均匀的深度。模具的至少一个侧面，即在其中形成腔的那一侧面可以在去除挥发性组分的步骤中保持暴露于周围大气环境。
腔具有特定的三维形状，以制备成型磨料颗粒220。深度尺寸等于从顶部表面到底部表面上最低点的垂直距离。给定腔的深度可为均匀的，或者可沿其长度和/或宽度而发生变化。给定模具的腔可具有相同的形状或不同的形状。
另外的操作涉及使用前体分散体填充模具中的腔(例如，通过常规技术)。在一些示例中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模剂以帮助从模具移除成型磨料颗粒220。脱模剂的示例包括油类(诸如花生油或矿物油、鱼油)、硅氧烷、聚四氟乙烯、硬脂酸锌和石墨。一般来讲，将在液体诸如水或醇中的脱模剂诸如花生油施加到与前体分散体接触的生产模具的表面，使得当需要脱模时，每单位面积模具上存在约0.1mg/in2(0.6mg/cm2)至约3.0mg/in2(20mg/cm2)，或约0.1mg/in2(0.6mg/cm2)至约5.0mg/in2(30mg/cm2)的脱模剂。在一些实施方案中，模具的顶部表面涂覆有前体分散体。前体分散体可以被抽吸到该顶部表面上。
在另外的操作中，可以使用刮刀或平整棒将前体分散体完全压入模具的腔中。可将未进入腔中的前体分散体的其余部分从模具的顶部表面移除，并将其回收利用。在一些示例中，前体分散体的一小部分可以保留在顶部表面上，并且在其它示例中，顶部表面基本上不含分散体。刮刀或平整棒施加的压力可小于100psi(0.6MPa)、或小于50psi(0.3MPa)、或甚至小于10psi(60kPa)。在一些示例中，前体分散体的暴露表面基本上不会延伸超过顶部表面。
在期望使用腔的暴露表面形成成型磨料颗粒220的平面的那些示例中，可能需要使腔装填过满(例如，使用微喷嘴阵列)，并且使前体分散体缓慢地干燥。
另外的操作涉及去除挥发性组分，以干燥分散体。挥发性组分可以通过快速蒸发速率去除。在一些示例中，通过蒸发去除挥发性组分在高于挥发性组分的沸点的温度下进行。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，温度应低于该塑料的熔点。在一个示例中，就含约40％至50％固体的水分散体以及聚丙烯模具而言，干燥温度可为约90℃至约165℃，或约105℃至约150℃，或约105℃至约120℃。更高的温度可导致改善的生产速度，但是也可导致聚丙烯模具的降解，从而限制其作为模具的使用寿命。
在干燥期间，前体分散体收缩，从而通常导致从腔壁回缩。例如，如果腔具有平坦的壁，那么所得成型磨料颗粒220往往可具有至少三个凹形主侧面。目前发现，通过使腔壁成凹形(由此，腔容积增加)，可获得具有至少三个基本上平坦的主侧面的成型磨料颗粒220。凹陷程度一般取决于前体分散体的固含量。
另外的操作涉及从模具腔中移除所得的成型磨料颗粒220前体。可通过使用下列方法从腔中移除成型磨料颗粒220前体：在模具上单独使用重力、振动、超声振动、真空或加压空气方法或者使用这些方法的组合，以从模具腔中移除成型磨料颗粒220。
成型磨料颗粒220前体可在模具外进一步干燥。如果在模具中将前体分散体干燥至所需程度，则该附加干燥步骤不是必要的。然而，在一些情况下，采用该附加干燥步骤来使前体分散体在模具中的停留时间最小化可能是经济的。成型磨料颗粒220前体将在50℃至160℃或120℃至150℃的温度下干燥10分钟至480分钟或120分钟至400分钟。
另外的操作涉及煅烧成型磨料颗粒220前体。在锻烧期间，基本上所有挥发性物质都被去除，并且存在于前体分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常，将成型磨料颗粒220前体加热到400℃至800℃的温度，并且将其保持在该温度范围内，直到移除游离水和90重量％以上的任何结合的挥发性物质为止。在任选步骤中，可能期望通过浸渍方法引入改性添加剂。水溶性盐可通过将其注入到经煅烧的成型磨料颗粒220前体的孔中来引入。然后再次预烧成型磨料颗粒220前体。
另外的操作可涉及烧结经煅烧的成型磨料颗粒220前体。然而，在前体包含稀土金属的一些示例中，烧结可能并非必要。在烧结之前，经煅烧的成型磨料颗粒220前体并未完全致密化，因此缺乏用作成型磨料颗粒220所需的硬度。通过将经煅烧的成型磨料颗粒220前体加热到1000℃至1650℃的温度来进行烧结。为实现这种转化程度，经煅烧的成型磨料颗粒220前体在烧结温度下可暴露的时间长度取决于多种因素，但可为五秒至48小时。
在另一个实施方案中，烧结步骤的持续时间在一分钟至90分钟的范围内。烧结之后，成型磨料颗粒220可具有10GPa(吉帕斯卡)、16GPa、18GPa、20GPa或更大的维氏硬度。
可以使用附加操作来修改所述方法，该操作例如将材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，并且对前体分散体进行离心以去除淤渣和/或废物。此外，如果需要，则可以通过组合这些方法步骤中的两个或更多个来修改该方法。
使用本文所述的方法和设备制备的涂层磨料制品194包括树脂涂覆的背衬150，其限定了沿x-y方向的表面。在例示性实施方案中，树脂涂覆的背衬150具有第一粘结剂层154(在本文中被描述为底胶层)，该第一粘结剂层被施用在树脂涂覆的背衬150的背衬层152的第一表面上。如上所述形成的多个成型磨料颗粒220附着于或部分地嵌入底胶层。虽然示出了成型磨料颗粒220，但本文所述的任何其它成型磨料颗粒220均可包括在涂层磨料制品194中。可将任选的第二层粘合剂或复胶层分散在成型磨料颗粒220上。因此，成型磨料颗粒220根据非随机分布取向，但在其它实施方案中，成型磨料颗粒220可在树脂涂覆的背衬150上随机取向。在一些实施方案中，颗粒取向的控制可增加磨料制品的切割。
在例示性实施方案中，树脂涂覆的背衬150可为柔性的或刚性的。用于形成柔性背衬152的合适材料的示例包括聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸材、硫化纤维、短纤维、连续纤维、非织造布、泡沫、筛网、层压物以及它们的组合。树脂涂覆的背衬150可成型为允许涂层磨料制品194为片、盘、带、垫或卷的形式。在一些实施方案中，树脂涂覆的背衬150可为足够柔性的以允许涂层磨料制品194成形为环，从而制备可在合适的磨削装备上运行的磨带。
底胶层将成型磨料颗粒220固定到树脂涂覆的背衬150，并且复胶层可以帮助增强成型磨料颗粒220。底胶层和/或复胶层可包含树脂粘合剂。树脂粘合剂可包括选自以下的一种或多种树脂：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、干性油以及它们的混合物。
尽管成型磨料颗粒220可随机分布，但是如上所述，也可根据预定图案分布成型磨料颗粒220。例如，第一层的相邻成型磨料颗粒220可按行彼此直接对齐或按同心圆直接对齐。另选地，相邻的成型磨料颗粒220可相对于彼此交错。成型磨料颗粒220的附加的预定图案也在本公开的范围内。例如，成型磨料颗粒220可布置成形成文字或图像的图案。成型磨料颗粒220也可布置成当涂层磨料制品194以预定速度旋转时形成图像的图案。除了将成型磨料颗粒220布置成预定图案之外或作为其替代，诸如填料颗粒的其它颗粒也可布置成相对于成型磨料颗粒220所述的预定图案。
还应当理解，涂层磨料制品194还可包括常规的(例如，粉碎的)磨料颗粒。可用的磨料颗粒的示例包括基于熔融氧化铝的材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可包括一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)和经热处理的氧化铝、碳化硅、共熔融的氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒以及它们的混合物。
常规磨料颗粒可例如具有在约10μm至约2000μm、约20μm至约1300μm、约50μm至约1000μm的范围内，小于、等于或大于约10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或2000μm的直径。例如，常规的磨料颗粒可具有磨料行业指定的标称等级。此类磨料行业认可的等级标准包括被称为美国国家标准协会(ANSI)标准、欧洲磨料产品制造商联合会(FEPA)标准和日本工业标准(HS)的那些。示例性ANSI等级名称(例如，指定的标称等级)包括：ANSI 12(1842μm)、ANSI 16(1320μm)、ANSI 20(905μm)、ANSI 24(728μm)、ANSI 36(530μm)、ANSI 40(420μm)、ANSI 50(351μm)、ANSI 60(264μm)、ANSI 80(195μm)、ANSI 100(141μm)、ANSI 120(116μm)、ANSI 150(93μm)、ANSI 180(78μm)、ANSI 220(66μm)、ANSI 240(53μm)、ANSI 280(44μm)、ANSI 320(46μm)、ANSI 360(30μm)、ANSI 400(24μm)和ANSI 600(16μm)。示例性FEPA等级名称包括P12(1746μm)、P16(1320μm)、P20(984μm)、P24(728μm)、P30(630μm)、P 36(530μm)、P40(420μm)、P50(326μm)、P60(264μm)、P80(195μm)、P100(156μm)、P120(127μm)、P120(127μm)、P150(97μm)、P180(78μm)、P220(66μm)、P240(60μm)、P280(53μm)、P320(46μm)、P360(41μm)、P400(36μm)、P500(30μm)、P600(26μm)和P800(22μm)。每种等级的近似平均粒度列在每种等级名称后的括号中。
成型磨料颗粒220或压碎的磨料颗粒可包括任何合适的材料或材料的混合物。例如，成型磨料颗粒220可包括一种选自以下的材料：α-氧化铝、熔融氧化铝、热处理氧化铝、陶瓷氧化铝、烧结氧化铝、碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒、氧化铈、氧化锆、氧化钛，以及它们的组合物的材料。在一些实施方案中，成型磨料颗粒220和压碎的磨料颗粒可包括相同的材料。在另外的实施方案中，成型磨料颗粒220和压碎的磨料颗粒可包括不同的材料。
填料颗粒也可包括在涂层磨料制品194中。可用填料的示例包括金属碳酸盐(诸如碳酸钙、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如滑石、粘土、蒙脱石、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(诸如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、蛭石、糖、木粉、水合铝化合物、炭黑、金属氧化物(诸如氧化钙、氧化铝、氧化锡、二氧化钛)、金属亚硫酸盐(诸如亚硫酸钙)、热塑性颗粒(诸如聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚(氯乙烯)、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙缩醛聚合物、聚氨酯、尼龙颗粒)以及热固性颗粒(诸如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫颗粒等)。该填料还可为盐，诸如卤化物盐。卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁。金属填料的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它杂类填料包括硫、有机硫化合物、石墨、硬脂酸锂和金属硫化物。在一些实施方案中，单个成型磨料颗粒220或单个压碎的磨料颗粒可至少部分地涂覆有无定形的、陶瓷的或有机的涂层。涂层的合适组分的示例包括硅烷、玻璃、氧化铁、氧化铝或它们的组合。诸如这些的涂层可有助于可加工性以及颗粒与粘结剂树脂的粘结。
在其它实施方案中，成型磨料颗粒220可包括聚合物材料并且可表征为软磨料颗粒。本文所述的软成型磨料颗粒可独立地包括任何合适的材料或材料的组合。例如，软成型磨料颗粒可包括包含一种或多种可聚合树脂的可聚合混合物的反应产物。所述一种或多种可聚合树脂诸如烃基可聚合树脂。此类树脂的示例包括以下树脂，该树脂选自酚醛树脂、脲醛树脂、氨基甲酸乙酯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、乙烯基醚树脂、氨基塑料树脂(其可包括侧链α、β不饱和羰基)、丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯化异氰脲酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯改性氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸改性环氧树脂、烷基树脂、聚酯树脂、干性油或它们的混合物。可聚合混合物可包括附加组分，诸如增塑剂、酸催化剂、交联剂、表面活性剂、柔和磨料、颜料、催化剂和抗菌剂。
在可聚合混合物中存在多种组分的情况下，这些组分可占混合物的任何合适的重量百分比。例如，可聚合树脂可在可聚合混合物的约35重量％至约99.9重量％、约40重量％至约95重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约35重量％、40重量％、41重量％、42重量％、43重量％、44重量％、45重量％、46重量％、47重量％、48重量％、49重量％、50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％、60重量％、61重量％、62重量％、63重量％、64重量％、65重量％、66重量％、67重量％、68重量％、69重量％、70重量％、71重量％、72重量％、73重量％、74重量％、75重量％、76重量％、77重量％、78重量％、79重量％、80重量％、81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％或约99.9重量％。
如果存在交联剂的话，则该交联剂可在可聚合混合物的约2重量％至约60重量％、约5重量％至约10重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％或约15重量％。合适的交联剂的示例包括可以商品名CYMEL 303LF购自美国佐治亚州阿尔法利塔的湛新美国股份有限公司(Allnex USA Inc.,Alpharetta,Georgia,USA)的交联剂；或以商品名CYMEL 385得自美国佐治亚州阿尔法利塔的湛新美国股份有限公司(Allnex USA Inc.,Alpharetta,Georgia,USA)的交联剂。
如果存在柔和磨料的话，则该柔和磨料可在可聚合混合物的约5重量％至约65重量％、约10重量％至约20重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、39重量％、40重量％、41重量％、42重量％、43重量％、44重量％、45重量％、46重量％、47重量％、48重量％、49重量％、50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％、60重量％、61重量％、62重量％、63重量％、64重量％或约65重量％。合适的柔和磨料的示例包括以商品名MINSTRON 353TALC购自美国蒙大拿州斯里福克斯的英格瓷滑石美国公司(Imerys Talc America,Inc.,Three Forks,Montana,USA)的柔和磨料；以商品名USG TERRA ALBA NO.1CALCIUM SULFATE购自美国伊利诺伊州芝加哥的USG公司(USGCorporation,Chicago,Illinois,USA)的柔和磨料；购自美国宾夕法尼亚州哈特菲尔德的ESCA工业有限公司(ESCA Industries,Ltd.,Hatfield,Pennsylvania,USA)的回收玻璃(40-70号砂)、二氧化硅、方解石、霞石、正长岩、碳酸钙或它们的混合物。
如果存在增塑剂的话，则该增塑剂可在可聚合混合物的约5重量％至约40重量％、约10重量％至约15重量％的范围内，或者小于、等于或大于约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、39重量％或40重量％。合适的增塑剂的示例包括丙烯酸类树脂或苯乙烯丁二烯树脂。丙烯酸类树脂的示例包括以商品名RHOPLEX GL-618购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(DOW Chemical Company,Midland,Michigan,USA)的丙烯酸类树脂；以商品名HYCAR 2679购自美国俄亥俄州威克利夫的路博润公司的丙烯酸类树脂；以商品名HYCAR 26796购自美国俄亥俄州威克利夫的路博润公司的丙烯酸类树脂；以商品名ARCOL LG-650购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的聚醚多元醇；或以商品名HYCAR 26315购自美国俄亥俄州威克利夫的路博润公司的丙烯酸类树脂。苯乙烯丁二烯树脂的示例包括以商品名ROVENE 5900购自美国北卡罗来纳州夏洛特的马拉德克里科聚合物公司(Mallard Creek Polymers,Inc.,Charlotte,NorthCarolina,USA)的树脂。
如果存在酸催化剂的话，则该酸催化剂可在可聚合混合物的0.5重量％至约20重量％、约5重量％至约10重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或约20重量％。合适的酸催化剂的示例包括氯化铝溶液或氯化铵溶液。
如果存在表面活性剂的话，则该表面活性剂可在可聚合混合物的约0.001重量％至约15重量％、约5重量％至约10重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约0.001重量％、0.01重量％、0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％或约15重量％。合适的表面活性剂的示例包括以商品名GEMTEX SC-85-P购自美国北卡罗来纳州索尔兹伯里的Innospec功能化学品公司(Innospec Performance Chemicals,Salisbury,NorthCarolina,USA)的表面活性剂；以商品名DYNOL 604购自美国宾夕法尼亚州阿伦敦的空气化工产品有限公司(Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,Pennsylvania,USA)的表面活性剂；以商品名ACRYSOL RM-8W购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的表面活性剂；或以商品名XIAMETER AFE 1520购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的表面活性剂。
如果存在抗微生物剂的话，则该抗微生物剂可在可聚合混合物的0.5重量％至约20重量％、约10重量％至约15重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或约20重量％。合适的抗微生物剂的示例包括吡啶硫酮锌。
如果存在颜料的话，则该颜料可在可聚合混合物的约0.1重量％至约10重量％、约3重量％至约5重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约0.1重量％、0.2重量％、0.4重量％、0.6重量％、0.8重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％、5重量％、5.5重量％、6重量％、6.5重量％、7重量％、7.5重量％、8重量％、8.5重量％、9重量％、9.5重量％或10重量％。合适的颜料的示例包括以商品名SUNSPERSE BLUE 15购自美国新泽西州帕西帕尼的太阳化学有限公司(Sun ChemicalCorporation,Parsippany,New Jersey,USA)的颜料分散体；以商品名SUNSPERSE VIOLET23购自美国新泽西州帕西帕尼的太阳化学有限公司的颜料分散体；以商品名SUN BLACK购自美国新泽西州帕西帕尼的太阳化学有限公司的颜料分散体；或以商品名BLUE PIGMENTB2G购自美国北卡罗来纳州夏洛特的科莱恩有限公司(Clariant Ltd.,Charlotte,NorthCarolina,USA)的颜料分散体。可通过固化来聚合组分混合物。
尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。
以上描述和附图仅以举例的方式给出，并非意图以任何方式限制例示性实施方案，除非在所附权利要求书中示出。需注意，上文已描述的各种示例性实施方案的各种元件的各种技术方面可以以许多其它方式组合，所有这些方式都被认为在本公开的范围内。
例如，虽然涂层磨料制品制备设备100和涂层磨料制品制备设备400在本文中示为和描述为包括环形带形式的生产工具210，但在一些另选的实施方案中，涂层磨料制品制备设备100或涂层磨料制品制备设备400可在真空牵引辊120上包括生产工具210。例如，真空牵引辊120可包括多个腔230，成型磨料颗粒220直接进料到该腔。可用真空将成型磨料颗粒220选择性地保持在适当的位置，真空可脱离以释放树脂涂覆的背衬150上的成型磨料颗粒220。涂层磨料制品制备设备100和涂层磨料制品制备设备400以及合适的替代方案的更多细节可见于美国专利公布2016/0311081，该专利公布以引用方式并入上文。
因此，虽然为了进行示意性的说明而公开了示例性实施方案，但本领域的技术人员将会知道，各种修改、添加和替换是可能的。因此，本公开不限于上述实施方案，而是可在所附权利要求连同其等同物的完整范围的范围内进行修改。
Claims (21)
1.一种涂层磨料制品制备设备，所述涂层磨料制品制备设备包括：
生产工具，所述生产工具具有带多个腔的分配表面；
至少一个辊，所述至少一个辊引导所述生产工具穿过所述涂层磨料制品制备设备，所述至少一个辊包括用于沿行进方向牵引所述生产工具的至少一个驱动辊；
磨料颗粒喂料机，所述磨料颗粒喂料机邻近所述生产工具定位，以便将成型磨料颗粒分配到所述分配表面上并进入到所述生产工具的所述多个腔中；
树脂涂覆的背衬片材喂料机，所述树脂涂覆的背衬片材喂料机引导树脂涂覆的背衬片材沿行进方向穿过所述涂层磨料制品制备设备，所述树脂涂覆的背衬片材被定位成在沉积点处从所述生产工具的所述多个腔接纳成型磨料颗粒；以及
间隔颗粒喂料机，所述间隔颗粒喂料机被定位成将间隔颗粒分配到沿行进方向的所述树脂涂覆的背衬片材和沿行进方向的在所述沉积点之前且在所述磨料颗粒喂料机之后的所述生产工具中的至少一者上，
其中所述间隔颗粒具有比所述树脂涂覆的背衬片材的树脂涂层的厚度大的厚度，以及一旦分配在所述树脂涂覆的背衬片材上就足以基本上防止所述生产工具在所述沉积点处接触所述树脂涂覆的背衬片材的厚度和密度。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒喂料机将所述间隔颗粒以预定图案分配到所述树脂涂覆的背衬片材和所述生产工具中的至少一者上。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒是易碎的。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒包括磨料颗粒、磨料团聚物和助磨剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒的形状为正方形和梯形中的至少一者。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述间隔颗粒具有倾斜侧壁。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒的形状为球形。
8.根据权利要求7所述的设备，其中所述间隔颗粒为玻璃球或玻璃泡。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒由被选择为在所述沉积点处承受所述生产工具和所述树脂涂覆的背衬片材之间的压碎力的材料制成。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述间隔颗粒由在高于环境室温的高温下熔融或蒸发的材料制成。
11.一种制备涂层磨料制品的方法，所述方法包括：
提供生产工具，所述生产工具具有带多个腔的分配表面；
沿行进方向引导所述生产工具经过磨料颗粒喂料机；
将成型磨料颗粒分配到所述分配表面上并进入到所述生产工具的所述多个腔中；
沿行进方向引导邻近所述生产工具的树脂涂覆的背衬片材经过间隔颗粒喂料机；
将间隔颗粒分配到沿行进方向的所述树脂涂覆的背衬片材和沿行进方向的在沉积点之前且在所述磨料颗粒喂料机之后的所述生产工具中的至少一者上，其中所述间隔颗粒具有比所述树脂涂覆的背衬片材的树脂涂层的厚度大的厚度，以及一旦分配在所述树脂涂覆的背衬片材上就足以基本上防止所述生产工具在所述沉积点处接触所述树脂涂覆的背衬片材的厚度和密度；以及
在所述沉积点处将成型磨料颗粒从所述生产工具的所述多个腔提供到所述树脂涂覆的背衬片材上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中分配间隔颗粒包括以预定图案将所述间隔颗粒分配到所述树脂涂覆的背衬片材和所述生产工具中的至少一者上。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔颗粒是易碎的。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔颗粒包括磨料颗粒、磨料团聚物和助磨剂中的至少一者。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔颗粒的形状为正方形和梯形中的至少一者。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述间隔颗粒具有倾斜侧壁。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔颗粒的形状为球形。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述间隔颗粒为玻璃球或玻璃泡。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔颗粒由被选择为在所述沉积点处承受所述生产工具和所述树脂涂覆的背衬片材之间的压碎力的材料制成。
20.根据权利要求11所述的方法，其中所述间隔颗粒由在高于环境室温的高温下熔融或蒸发的材料制成。
21.一种涂层磨料制品，所述涂层磨料制品根据权利要求11所述的方法形成。
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